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第四章基因的表达
第一节 基因指导蛋白质的合成
基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。
1.DNA主要存在哪里？
2.蛋白质在哪里合成？
DNA
主要在细胞核
蛋白质的合成
在细胞质进行
指导
通过RNA
问题：为什么RNA适于作DNA的信使？
比较项目 DNA RNA
基本单位
五碳糖
含氮碱基
结构
主要存在部位
DNA,RNA 的主要区别
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
脱氧核糖
核糖
A G C T
A G C U
多为双链结构
多为单链结构
细胞核
细胞质
三种RNA
信使RNA：
遗传信息传递的媒介。
核糖体RNA：
与蛋白质构成核糖体。
转运RNA：
转运氨基酸的工具。
也叫mRNA ；
也叫tRNA ；
也叫rRNA
DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？
转录：
在_______内，以DNA的______为______， 按照____________的原则合成_____的过程。
细胞核
一条链
模板
碱基互补配对
mRNA
　　　　　　　　
①转录的场所：　　　　　　　　　　
②转录的模板：
③转录的原料：
④转录的条件：
⑤转录时的碱基配对:
⑥转录的结果：
细胞核
DNA的一条链
四种核糖核苷酸(A、G、C、U）
需要酶和ATP
碱基互补配对原则
A—U、T—A、 G—C、 C—G
mRNA
如果DNA分子一条链的碱基排列顺序是….ACGGATCTT….，那么，与它互补的另一条DNA链的碱基顺序是＿＿＿＿＿＿＿＿＿；如果以这条DNA链为模板，转录出的mRNA碱基顺序是＿＿＿＿＿＿＿＿。
TGCCTAGAA
UGCCUAGAA
课后练习：1、
DNA链完全解开吗？
以DNA为模板转录RNA的过程
A.DNA双链解旋
B.碱基互补配对
C.合成mRNA分子
D. mRNA分子通过核孔从细胞核释放
T
C
A
T
G
A
T
T
A
A
G
T
A
C
A
A
A
T
转录发生在细胞核.
这是一段展开的DNA.
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
只有一条链做为模板.
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
下方为一个个的RNA核苷酸。
RNA
聚合酶
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
RNA聚合酶将RNA核苷酸连接起来，以碱基互补配对为原则。
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
RNA聚合酶沿着DNA移动。
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
A
RNA聚合酶沿着DNA移动。
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
U
G
U
U
A
RNA核苷酸一个一个连接起来。
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
G
U
U
A
U
RNA核苷酸一个一个连接起来。
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
U
U
RNA核苷酸一个一个连接起来。
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
U
U
A
RNA核苷酸一个一个连接起来。
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
RNA核苷酸一个一个连接起来。
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
C
RNA核苷酸一个一个连接起来。
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
C
RNA核苷酸一个一个连接起来。
A
G
T
A
C
A
A
A
T
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
细胞质
信使RNA（mRNA） 通过核孔从细胞核中出来，到细胞质中。
细胞核的核液
核孔
A
G
T
A
C
A
A
A
T
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
信使RNA（mRNA） 通过核孔从细胞核中出来，到细胞质中。
细胞质
细胞核的核液
转录
场所：
产物：
模板：
原料：
条件：
碱基互补配对：
细胞核
核糖核苷酸
DNA的一条链
mRNA
ATP、酶
G－C、C－G、T－A、A－U
遗传信息流动：
DNA　　
mRNA
DNA的复制与转录的比较
复制 转录
场所
解旋
模板
原料
酶
能量
碱基配对
产物
细胞核
细胞核
完全解旋
只解有遗传效应的片段
DNA的两条链
只有DNA的一条链
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
DNA解旋酶、DNA聚合酶
RNA聚合酶
ATP
ATP
子代DNA
mRNA
G－C、C－G、T－A、A－U
G－C、C－G、T－A、 A － T
转录得到的RNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，RNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？
2、遗传信息的翻译
mRNA
游离在细胞质中的各种氨基酸就以________
为模板合成具有一定____________的蛋白质
的过程,叫做翻译。
氨基酸顺序
实质：是mRNA中的碱基序列翻译
为蛋白质的氨基酸序列。
讨论：
一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才能够决定20种不同的氨基酸？
组成蛋白质的氨基酸：
信使RNA的碱基：
20种
4种
4种碱基如何决定蛋白质的20种氨基酸呢？
密码子：
密码子
密码子
密码子
U
U
A
G
A
U
A
U
C
mRNA
_______上决定一个氨基酸
的三个相邻的碱基。
实验验证：1961年英国的克里克和同事用实验证明一个氨基酸是由mRNA的3个碱基决定，即三联体密码子
三个碱基决定一个氨基酸，43=64
mRNA
U
U
A
G
A
U
A
U
C
mRNA
思
考
与
讨
论
对应的氨基酸序列为:甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—半胱氨酸—脯氨酸—丝氨酸—赖氨酸—脯氨酸。
1.AUG GAA GCA UGU CCG AGC AAG CCG
课文P65
遗传密码的特性：
1、有3个终止密码，没有对应的氨基酸，
2、通用性：
3、简并性：
4、专一性：
问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？
一种氨基酸有两种以上的密码子的情
况 。在一定程度上能防止由于碱基
的改变而导致的遗传信息的改变。
在64个遗传密码中，能决定氨基酸
的遗传密码子只有61个。
地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。
每种密码子只能决定1种氨基酸。
mRNA上决定氨基酸的某个密码子的一个碱基发生替换，则识别该密码子的tRNA及转运的氨基酸发生的变化是( )
A．tRNA一定改变，氨基酸一定改变
B．tRNA不一定改变，氨基酸不一定改变
C．tRNA一定改变，氨基酸不一定改变
D．tRNA不一定改变，氨基酸一定改变
C
A
C
U
天门冬酰氨
反密码子
转运RNA(tRNA)——“搬运工”
反密码子：
tRNA上的三个碱基
tRNA的特点：
每种tRNA只能识别并转运___种氨基酸。即tRNA具有__________性。
1
专一
判断：
1、一种tRNA只能携带一种氨基酸。
√每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
2、一种氨基酸只能由一种tRNA携带。
×每种氨基酸可由一种或几种tRNA转运。
翻译的过程：
1、mRNA进入细胞质，
与核糖体结合；
2、tRNA与mRNA碱基互补配对，将氨基酸置于特定的位置；
3、氨基酸脱水缩合形成肽键，多个氨基酸连接成肽链
4、肽链盘曲折叠，形成具
有一定空间结构的蛋白质
A
U
G
G
A
U
A
U
C
mRNA
？
甲硫氨酸
C
U
A
反密码子
核糖体
翻译小结
原料：______________
多种氨基酸
场所：_____________________
过程：___________________
细胞质中的核糖体
起始、延伸、终止
模板：__________
产物：____________
遗传信息传递方向：__________________
mRNA
蛋白质
mRNA
蛋白质
2.(双选) （2009年广东卷，改编）有关蛋白质合成的叙述，正确的是（ ）?
A.起始密码子不编码氨基酸?
B.每种tRNA只运转一种氨基酸?
C.tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息?
D.核糖体可在mRNA上移动
BD
1、DNA分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息最终翻译的氨基酸如下表
则右图所示的tRNA所携带的氨基酸是
A．赖氨酸 B．丙氨酸 C．半胱氨酸 D．苏氨酸
2、(04高考江苏)下列对转运RNA的描述，正确的是
A.每种转运RNA能识别并转运多种氨基酸
B.每种氨基酸只有一种转运RNA能转运它
C.转运RNA能识别信使RNA上的密码子
D.转运RNA转运氨基酸到细胞核内
转录
mRNA
基因
翻译
蛋白质
细胞质
小结
细胞核
过程 比较 复制 转录 翻译
场所
模板
原料
碱基配对
产物
遗传信息 复制、转录和翻译的比较表
主要在细胞核
主要在细胞核
细胞质
DNA两条链
DNA的一条链
mRNA
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
氨基酸
A—T，C—G
T--A,G--C
A—U，C—G
T--A,G--C
A—U，C—G
G--C.U--A
2个相同的DNA
mRNA
蛋白质
DNA DNA
DNA RNA
RNA 蛋白质
从基因的表达过程可以看出：
DNA（基因）中脱氧核苷酸的排列顺序决定了信使RNA中 的排列顺序，进而决定 的排列顺序，最终决定了 的结构和功能的特异性。
核糖核苷酸
氨基酸
蛋白质
基因指导蛋白质的合成
DNA中的遗传信息
mRNA中的遗传信息
蛋白质的氨基酸排列顺序
转录
数量
6n
3n
翻译
n
练习
1. 某基因中含有1200个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是 ( 　 )
A．198个 B．199个
C．200个 D．201个
B
　基因中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中氨基酸数
＝　　　6 　　： 　　3 　　　：　　　 1
　　
　　例2一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数、合成这段多肽需要的tRNA个数以及转录此mRNA的基因中至少含有的碱基数，依次为（　　）
　　A.32；11；66　　B.36；12；72
　　C.12；36；24 　　D.11；36；72
B
解析：此多肽含有11个肽键，所以含有氨基酸12个，所以mRNA上的密码子至少12个，mRNA上的碱基数至少为12×3＝36个；需要的tRNA也是12个；因为mRNA中碱基至少有36个，所以转录它的基因中碱基数至少为36×2＝72个。
3．某条多肽的相对分子质量为2778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是（ ）?A．75对碱基 B．78对碱基?
C．90对碱基 D．93对碱基?
解析：设氨基酸为N个，110N-18(N-1)=2778，解得N=30，所以密码子数为31，多肽的基因长度至少是93对碱基。?
密码子与反密码子的比较
密码子 反密码子
位置
种类
特点
功能
mRNA
tRNA
64种，两种起始密码子，3种终止密码子
61种
通用性，简并性，专一性
一种tRNA携带一种氨基酸，一种氨基酸多个tRNA
决定氨基酸的种类
运载氨基酸
1.“密码子”是指：（ ）
A、核酸上特定排列顺序的碱基
B、DNA特定排列顺序的碱基
C、信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
D、转运RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
C
2、一条多肽链上有氨基酸300个，则作为合成该多肽链模板的信使RNA分子和转录信使RNA的DNA分子至少要有碱基多少个？
A.300；600 B.900；1800
C.900；900 D.600；900
9、某信使RNA中有碱基40个，其中C+U为15个，那么转录此RNA的DNA中G+A为
A．15　 B．25　　
C．30　 D．40
21、人的胰岛素基因的存在部位和表达部位分别是
A.所有体细胞，所有体细胞
B.胰腺细胞，胰腺细胞
C.所有体细胞，胰岛B细胞
D.胰腺细胞，胰岛A细胞
22、(04高考上海)组成人体蛋白质的20种氨基酸所对应的密码子共有
A、4个 B、20个
C、61个 D、64个
10、某DNA分子片段中碱基为2400对，则由此片段所控制合成的多肽链中，最多有氨基酸（ ）种
A．800　　 B．400　　
C．200　　 D．20
14、某基因有192个脱氧核苷酸其控制合成的多肽应脱掉的水分子为
A.191 B.95 C.32 D.31
15、由n个碱基组成的基因，控制合成由1条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均分子量为a，则该蛋白质的分子量最大为
A．na/6 B．na/3-18（n/3-1）
C．na-18(n-1) D．na/6-18(n/6-1)
16、已知一个蛋白质由2条肽链组成，连接氨基酸的肽键共有198个，翻译该蛋白质的mRNA中有A和G共200个，则该mRNA中的C和U不能少于：
A．200个　 B．400个　　
C．600个　 D．800个
20、蚕的丝腺细胞能产生大量蛋白质，这种蛋白质叫
丝蛋白.这些细胞不产生血液中的蛋白质，因此推
测丝腺细胞
A.只有丝蛋白基因
B.丝蛋白基因表达而血液基因不表达
C.比合子的基因少
D.有丝蛋白基因和其他基因,但没有血液蛋白基因
19、（04高考广东）人体中具有生长激素基因和血红
蛋白基因，两者
A. 分别存在于不同组织的细胞中
B．均在细胞分裂前期按照碱基互补配对原则复制
C. 均在细胞核内转录和翻译
D．转录的信使RNA上相同的密码子翻译成相同的氨基酸

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